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[科普知识] 行星齿轮变速

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 楼主| 发表于 2017-9-20 23:22:21 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
本帖最后由 沉宝 于 2017-9-21 00:17 编辑 $ D  A9 Q7 Z% L. z7 ?9 T9 f7 S

' m6 q+ V2 ~* m' j2 B4 d之所以写这篇,是发现有些事跟晨老大也需要多解释几句(链接)。以此外推,索性就写长了跟大家共享吧。2 J3 l' s# \: p$ |( s

# ]/ j! |$ u* J. l; I5 r/ g% N. Z# B其实行星齿轮变速并不像许多人想象的那样遥远陌生。可以毫不夸张地说,爱坛上一半以上的人同它的物理距离都比我近。为什么敢这么说呢?因为汽车的自动变速箱(AT),用的就是行星齿轮机构。坐到车里就是近在咫尺了,哈哈哈。
4 d, Z! L  h$ G: ^; e9 a& s, I7 F
) R, a6 I2 y) W; \; ?所谓行星齿轮机构(Planetary Gearing或Epicyclic Gearing),指的是一种齿轮结构,它有一个轴心位置固定不动的中心齿轮(太阳轮,sun gear),还有一个或者多个(通常多个)小齿轮与之啮合。当转动发生时,这些小齿轮不仅会绕自己轴线的转动(“自转”),而且这些小齿轮轴线的位置也会动,运动轨迹是围绕中心齿轮的圆周运动("公转"),这就像太阳系中的行星那样,故因此得名行星齿轮(planetary gear)。除此之外,行星齿轮的外面一般还套有一个齿面朝内的齿圈(annulus)。各个行星齿轮的轴,经轴承固定在一个支架上,这个支架称为行星架(planet-carrier)。) {, A  A0 ~. m9 p
5 J! \) U5 V8 J3 M  j1 m$ g

# ^; W) r6 y$ o( Q& H5 o* w" t8 M3 t/ C* f6 E/ ~1 p8 r
          实物图,不含行星架
& o" F0 Z! _! c8 ^: m5 e8 J/ o$ ]& Y; q5 Z3 Y5 r  E

+ e8 T) @6 J# ?+ \/ O: o  ^          实物图,另外一个角度
! }" n5 Q' h9 `2 s, c" V+ P. G. o& f  {3 V- Q2 F/ y0 m
7 L4 N. N; f& }! v- B9 P. u
传统的齿轮传动原理很简单,一对齿轮相互啮合,动力从一个齿轮输入,从另一个齿轮输出。行星齿轮机构的情形就不同了,它具有三个彼此可以相对旋转的运动件:太阳轮、行星架和齿圈。这三条转动轴都允许动力输入/输出,传动方式就可以有多种组合,下面结合动画看两种方式。
  p  k: Z3 e" f3 Q1 a- L/ P! N% Z0 e
2 ?. l, c% b) f( E0 p# [1 p0 W第一种,动力从太阳轮输入,从行星架输出,齿圈锁死。这是最经典的方式,一般教科书都用它举例。- Q3 _4 Q+ @3 @. v+ D2 W
/ l* c/ K8 z9 H# n$ h# I
4 W% v& p0 y5 p* c" {# \2 P  w
% W+ F$ Y- ^; q# N3 q, Q1 O9 n
第二种,动力从太阳轮输入,从齿圈输出,行星架锁死。; Z0 Z+ s5 _0 M& u' t5 C3 y
7 J* ?' ^( D; p  _: r. J
现在可以回答晨大的问题了。晨大的原始问题star gear是什么?首先,英语作为自然语音不会像编程语言那么规范,同一个东西可能因不同行业、不同习惯而称呼不同。star gear这词不太常用,根据上下文,它可能是(1)行星齿轮机构中的一个零件,即sun gear;(2)行星齿轮的一种使用方式,即第二个动画的那种:行星架锁死,动力从太阳轮输入,从齿圈输出。: f# Y: ~$ ]% `7 e( |
我放在不爱贴中的那张图好像来自于蒸汽轮机的船舶推进,高压涡轮输出的转速与低压涡轮不同,故先经过star gear调整再与低压涡轮的动力汇总,然后推动螺旋桨。图中,只有左下角的行星齿轮机构工作在star gear模式,左上和右上角都是planetary gear模式,即前面动图中的第一种。
+ {- E7 r4 J; H# e3 R
: W2 \* L  x5 q1 R4 f
: l% O) o3 Z, f3 i. U4 N9 O( I再多说几句汽车的自动变速箱。理论上,一套行星齿轮机构配合离合器、制动器就可以实现基本自动变速:; n  B- u/ O0 F1 T5 p
①低挡:太阳轮主动,行星架被动,齿圈不动。
, K4 @. W; L+ ~) h/ m% ?' v②中挡:太阳轮不动,行星架被动,齿圈主动。5 k/ Z9 H3 ^, h
③高挡(超速挡):太阳轮不动,行星架主动,齿圈被动。# ^, u7 L, k: S8 T7 Y- B9 b( r
④倒挡:太阳轮主动,行星架不动,齿圈被动。
- B1 b* s  m3 }1 A( n9 ~( A⑤空挡:离合器全部脱开,所有运动件都不受约束。
8 T! N& B! Y- b3 \$ _0 d/ H6 ?& V+ F/ i& \
实际变速箱比这要复杂的多,即使是三进一倒(开过的一定是老司机)也至少用两套行星齿轮机构。; \1 J. J2 q6 l& {' ]

  j8 M- w+ j' _3 W7 D, \! f, u2 F4 O  R
现代汽车的自动变速箱当然就更复杂了4 R) q" U7 l0 u! u* r6 O) C+ n
, ?. r7 j9 ~$ p8 R+ l: G
有一种说法:即使是修车店的熟练技工(例如ASE Certified Repair Technician),一个好的advice就是打开自动变速箱的时候要拍照,以免像业余人士那样修完装回去发现零件富裕了
! b; q: P8 p0 c4 Y9 p/ K6 K) B# t
2 x  V1 u. \% a4 N对于欧美这些劳动力昂贵的地方,除非变速箱在warranty之内,否则不要答应修车店开箱修理(整体换装可以)。即使店家说得再容易,开箱后可能就变成了一个钓鱼工程。与其修,不如贱价卖了拉倒。
+ N' ]/ W% m+ S. z( Z# ^/ m! ?' ]最后,如果您面对文字和图片理解起来有困难,可以点击打开这段视频,这样也许省点脑汁% A6 H8 k6 }4 r6 _9 f
如果您精力旺盛,这个是正规的教材https://wk.baidu.com/view/f45cb5ca680203d8ce2f24fb#1
  _% M& S' K1 r* o/ f7 d# L5 T一句话:丰俭由人' @( k. m/ }& p8 f
+ w/ W* j9 z* x8 r5 H

7 G9 u3 {3 ~+ B; n! O6 j- x9 y. ~) D1 l& Y6 B6 ~( I  t

评分

参与人数 27爱元 +129 学识 +3 收起 理由
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    沙发
    发表于 2017-9-20 23:49:30 | 只看该作者
    本帖最后由 jellobean 于 2017-9-20 23:52 编辑
    / O$ R! k1 x2 P3 y! Q- C2 T) n
    # t1 j# G- a% x* M# W8 ]. L* q跟晨老大也需要多解释几句,跟我们得扯几篇
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    2025-9-18 00:38
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    [LV.Master]无

    板凳
    发表于 2017-9-20 23:53:30 | 只看该作者
    1. 一个好的advice就是打开自动变速箱的时候要拍照,以免像业余人士那样修完装回去发现零件富裕了
    复制代码

    9 S7 @4 a- ~, F9 O" m9 f% X$ a哈哈,经常发生
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    [LV.Master]无

    地板
    发表于 2017-9-21 00:22:55 | 只看该作者
    变速箱啊, 业余人士不敢碰啊。换正时皮带水泵的时候对齐几套齿轮就够头疼的了。
    3 u! Q- d' y  E% T2 u) S我干活的时候就是一边拆一边拍照,方便以后装回去

    该用户从未签到

    5#
     楼主| 发表于 2017-9-21 00:25:39 | 只看该作者
    jellobean 发表于 2017-9-20 23:49
    ! g3 l+ G7 D8 p& A. u跟晨老大也需要多解释几句,跟我们得扯几篇

    ' V' y2 d" e2 X$ K糖豆可以打开帖子最后mp4的视频,讲得不错。

    该用户从未签到

    6#
     楼主| 发表于 2017-9-21 00:32:42 | 只看该作者
    东湖珞珈 发表于 2017-9-21 00:22' }; l6 }) O: e1 x/ q
    变速箱啊, 业余人士不敢碰啊。换正时皮带水泵的时候对齐几套齿轮就够头疼的了。
    ( K$ g  a  f* T, D我干活的时候就是一边拆一 ...
    / q+ X+ ]1 i, e7 ]" ]
    自动变速箱比发动机修理难度还高,我见过朋友被钓鱼了。
  • TA的每日心情
    奋斗
    2024-3-8 05:45
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    [LV.Master]无

    7#
    发表于 2017-9-21 01:31:11 | 只看该作者
    沉宝 发表于 2017-9-21 00:32
    . A" h) p6 r. u* V自动变速箱比发动机修理难度还高,我见过朋友被钓鱼了。

    - [, C* s+ s- d9 Z, f% @当然啊,在现代汽车上,自动变速箱是最最复杂的设备。现在那些动辄6速,8速的变速箱太变态了。
    0 t, R/ Y( E* a/ ^- R) j5 B现在都封闭起来了,连变速箱油都不让自己换了
  • TA的每日心情

    22 小时前
  • 签到天数: 3044 天

    [LV.Master]无

    8#
    发表于 2017-9-21 02:10:29 | 只看该作者
    jellobean 发表于 2017-9-20 23:53! }1 P$ P5 ^" U) I
    哈哈,经常发生
    5 o8 o  L5 x" }
    天,没想到你会修车,还会修变速箱,还。。。还经常

    点评

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      发表于 2017-9-22 09:55
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    9#
    发表于 2017-9-21 04:13:09 | 只看该作者
    那些动图太赞了,生动易懂!
    - U! ~/ `! k1 x7 K, t我现在在修的车就是打开了发动机,变成钓鱼工程了!
    7 @( v- w5 [, i- b( ?9 o) H* j不过也不能怪修车师傅钓鱼,本来的code是timing chain, 本想换了就再撑几年,没想到打开了,发现里面好多东西磨损了要换。再多花钱就不合算了,不过拆装发动机的$1500工钱是打了水漂了。

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    参与人数 1爱元 +8 收起 理由
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  • TA的每日心情
    奋斗
    2024-3-8 05:45
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    [LV.Master]无

    10#
    发表于 2017-9-21 05:49:24 | 只看该作者
    面朝大海 发表于 2017-9-21 04:13' c, v' u$ r( a4 L% N
    那些动图太赞了,生动易懂!! Y4 s, r4 B, ~
    我现在在修的车就是打开了发动机,变成钓鱼工程了!
    . e% Y6 Z; Q+ t& r9 ]* f3 j不过也不能怪修车 ...
    9 j' n& C+ d3 m* C* t. N8 P* H1 w+ A
    打开发动机看到timing chain就收1500刀? 太黑了吧/ s, Z4 E3 y- a0 I8 x$ R- v
    不就是个盖子吗?
  • TA的每日心情
    慵懒
    2016-3-18 07:18
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    [LV.1]炼气

    11#
    发表于 2017-9-21 06:30:03 | 只看该作者
    东湖珞珈 发表于 2017-9-21 05:49. Q; R$ Y' }+ k4 v$ C
    打开发动机看到timing chain就收1500刀? 太黑了吧2 l2 G# j# F% F% x* B: s. S
    不就是个盖子吗?

    ! }/ k! j  b. n2 c5 H* F0 z! z5 ]这个好像不是,需要把发动机先拆下来,再打开。可能和发动机的糟糕设计有关。
    0 b2 ~$ I  `& l大概需要三天的工时。我们自己的一个工场也是这么估算的。只是自己的工场现在开始不接这种大维修了。7 X! c' O6 c: ~/ J, K$ {
    我去看了,cylinder head , cam shaft都拆下来了,上面都有磨损。可能是长期机油漏了我没察觉。
  • TA的每日心情
    慵懒
    2025-9-18 00:38
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    [LV.Master]无

    12#
    发表于 2017-9-21 07:20:33 | 只看该作者
    清凉山 发表于 2017-9-21 02:10) d. b9 A3 W2 i% g; D& x6 c
    天,没想到你会修车,还会修变速箱,还。。。还经常

    4 L% p7 n: @. R5 Q是说DIY一些简单的事

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    参与人数 1爱元 +4 收起 理由
    清凉山 + 4 第一个4分:)

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  • TA的每日心情
    慵懒
    2023-12-6 00:54
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    [LV.Master]无

    13#
    发表于 2017-9-21 15:45:34 | 只看该作者
    东湖珞珈 发表于 2017-9-21 01:31
      x, T! E( o7 m% }2 C" [当然啊,在现代汽车上,自动变速箱是最最复杂的设备。现在那些动辄6速,8速的变速箱太变态了。! u5 U8 v$ O+ r8 O0 a2 u4 ^
    现在都封 ...

    # K+ _7 B/ E5 Z" q& ?, c% w$ x现代的汽车,绝对不能大修。到日子trade in换新车是正经。。。
  • TA的每日心情
    慵懒
    1 小时前
  • 签到天数: 2174 天

    [LV.Master]无

    14#
    发表于 2017-9-21 19:41:38 | 只看该作者
    jellobean 发表于 2017-9-21 07:20' V1 |# ^2 N% d. c4 o
    是说DIY一些简单的事
    ! |) d! N! ~+ h- t/ m: F
    下次俺车车出问题了顺丰给U

    点评

    挨揍,你阅读得挨揍  发表于 2017-9-22 02:22
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    慵懒
    2016-3-18 07:18
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    [LV.1]炼气

    15#
    发表于 2017-9-22 08:01:03 | 只看该作者
    东湖珞珈 发表于 2017-9-21 05:496 n" B  c& @) E2 B. A/ ]4 p7 z/ i
    打开发动机看到timing chain就收1500刀? 太黑了吧+ ?3 I8 v4 M6 j
    不就是个盖子吗?

    4 ?% G1 V7 L, n1 d" E东湖师傅,请教一下你的经验:发动机装回去后,我发现brake pedal low, 修车店检查后说是我的brake master cylinder 坏了,我就买了一个原厂新零件,结果还是老样子。他们说刹车和ABS也都breed过了,实在搞不懂为啥。说是可能我的零件是坏的。我有点不相信,新旧两个master cylinder都同样坏了的概率太低了。3 t$ m6 N+ x5 i0 u8 @
    你觉得还有可能什么原因吗?

    该用户从未签到

    16#
     楼主| 发表于 2017-9-22 08:40:23 | 只看该作者
    面朝大海 发表于 2017-9-22 08:01* U3 T2 D4 E, H  Q9 B9 z$ K2 @# X
    东湖师傅,请教一下你的经验:发动机装回去后,我发现brake pedal low, 修车店检查后说是我的brake maste ...

    " Q  b1 g6 C* ]' v% j6 t( l如果是刹车踏板要踩得比过去深了才能开始刹车动作,那么是安装的问题。许多车有一个调节踏板高低的螺丝,这些车调整起来非常容易。如果是刹车踏板踩到底后还慢慢地向下走,那么刹车管路上有漏的地方。2 a( e. R, M% _8 e8 k& w8 r& U

    ' K4 o. ]* F  D/ Q2 M4 J, q! K6 w看你的描述像第一种情况,不太看好那家修车店。

    点评

    涨姿势: 0.0 不能同意更多: 5.0
    涨姿势: 0 不能同意更多: 5
      发表于 2017-9-23 08:22
  • TA的每日心情
    慵懒
    2016-3-18 07:18
  • 签到天数: 1 天

    [LV.1]炼气

    17#
    发表于 2017-9-22 08:55:08 | 只看该作者
    沉宝 发表于 2017-9-22 08:40) M7 @: G; @6 c" o1 N5 l- U) L
    如果是刹车踏板要踩得比过去深了才能开始刹车动作,那么是安装的问题。许多车有一个调节踏板高低的螺丝, ...
    ( Z5 x$ [7 E$ x1 Y6 Q: `0 y
    是第二种情况。关于这家店,是的,不过后悔已经太晚了。

    该用户从未签到

    18#
     楼主| 发表于 2017-9-22 09:15:55 | 只看该作者
    面朝大海 发表于 2017-9-22 08:55# i& b3 S# U7 q. k& |* U
    是第二种情况。关于这家店,是的,不过后悔已经太晚了。
    9 G9 U& S4 k# p7 r9 j: U
    如果是第二种情况,bleed和换master cylinder是容易想到的。排除这两点之后的就不好修了,除非你走运,能够确定漏刹车液的位置。
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    2019-1-22 10:01
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    19#
    发表于 2017-9-22 11:32:54 | 只看该作者
    太赞了!
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    发表于 2017-9-22 11:50:39 | 只看该作者
    七月群山 发表于 2017-9-21 15:45
    % V7 a  I; J% s) V4 S$ B! W9 k现代的汽车,绝对不能大修。到日子trade in换新车是正经。。。
    " w9 h8 o8 a0 [
    现代的汽车?
    5 Q/ E, S) Z$ G7 ^5 G' Z4 l" v" ]2 }这话有点歧义是指所有现在的车,还是特指韩国现代汽车?

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